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153 results on '"Liviu Nicu"'

1. Stereolithography 3D Printing of Stimuli-Responsive Spin Crossover@Polymer Nanocomposites with Optimized Actuating Properties

Author

Onkar Kulkarni, Alejandro Enriquez-Cabrera, Xinyu Yang, Julie Foncy, Liviu Nicu, Gábor Molnár, and Lionel Salmon

Subjects
stereolithography, nanocomposites, spin crossover, mechanical properties, Chemistry, QD1-999
Abstract

We used stereolithography to print polymer nanocomposite samples of stimuli-responsive spin crossover materials in the commercial photo-curable printing resins DS3000 and PEGDA-250. The thermomechanical analysis of the SLA-printed objects revealed not only the expected reinforcement of the polymer resins by the introduction of the stiffer SCO particles, but also a significant mechanical damping, as well as a sizeable linear strain around the spin transition temperatures. For the highest accessible loads (ca. 13–15 vol.%) we measured transformation strains in the range of 1.2–1.5%, giving rise to peaks in the coefficient of thermal expansion as high as 10−3 °C−1, which was exploited in 3D printed bilayer actuators to produce bending movement. The results pave the way for integrating these advanced stimuli-responsive composites into mechanical actuators and 4D printing applications.

Published
2024
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2. Investigation of the Effect of Spin Crossover on the Static and Dynamic Properties of MEMS Microcantilevers Coated with Nanocomposite Films of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@P(VDF-TrFE)

Author

José Elías Angulo-Cervera, Mario Piedrahita-Bello, Fabrice Mathieu, Thierry Leichle, Liviu Nicu, Lionel Salmon, Gábor Molnár, and Azzedine Bousseksou

Subjects
spin crossover, MEMS, mechanical properties, Chemistry, QD1-999
Abstract

We used a spray-coating process to cover silicon microcantilevers with ca. 33 wt% [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@P(VDF70-TrFE30) nanocomposite thin films of 1500 nm thickness. The bilayer cantilevers were then used to investigate the thermomechanical properties of the composites through a combined static and dynamic flexural analysis. The out-of-plane flexural resonance frequencies were used to assess the Young’s modulus of the spray-coated films (3.2 GPa). Then, the quasi-static flexural bending data allowed us to extract the actuation strain (1.3%) and an actuation stress (7.7 MPa) associated with the spin transition in the composite.

Published
2021
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3. A simple process for the fabrication of parallel-plate electrostatic MEMS resonators by gold thermocompression bonding

Author

Dolores Manrique Juarez, Fabrice Mathieu, Guillaume Libaude, David Bourrier, Samuel Charlot, Laurent Mazenq, Véronique Conédéra, Ludovic Salvagnac, Isabelle Dufour, Liviu Nicu, Thierry Leïchlé, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), IMS-Bordeaux laboratory, and Université de Bordeaux (UB)

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics]
Abstract

International audience; The present work introduces a simple and rapid process for the fabrication of MEMS resonators with electrostaticactuation and capacitive detection. Gold thermocompression is used to anchor the free-standing structure, provideelectrical connections and seal the chip to protect the structure to be released during wet etching, in a single step. Theadditional advantage of this process is the ability to simply adjust the gap of the parallel-plate capacitor through thethickness of electroplated gold. Squeeze damping is reduced by fabricating devices with increasing gaps.

Published
2023

5. Hybrid Ni–Co–Ni Structures Prepared by Magnetophoresis as Efficient Permanent Magnets for Integration into Microelectromechanical Systems

Author

Pierre Moritz, Ilona Lecerf, Antoine Gonon, Georgiana Maties, Thomas Blon, Simon Cayez, David Bourrier, Fabrice Mathieu, José Elías Angulo-Cervera, Liviu Nicu, Thierry Leïchlé, Thierry Ondarçuhu, Guillaume Viau, Lise-Marie Lacroix, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Nanomagnétisme (LPCNO), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), School of Electrical and Computer Engineering - Georgia Insitute of Technology (ECE GeorgiaTech), Georgia Institute of Technology [Atlanta], ANR-17-EURE-0009,NanoX,Science et Ingénierie à l'Echelle Nano(2017), and ANR-19-CE09-0021,POMADE,Aimants intégrés submillimétriques pour dispositifs portables(2019)

Subjects
Magnetophoresis, Integrated magnets, Selfassembly, General Materials Science, Nanorods, Electromagnetic actuation, Nanostructured materials, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Condensed Matter Physics, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract

International audience; The direct integration of performant permanent magnets (PMs) within miniaturized circuits remains both a scientific and a technological challenge. Magnetophoresis-driven capillary assembly of hard magnetic nanoparticles is a promising approach to fabricate 3D rare-earth-free PMs. However, this process implies the use of soft magnetic blocks to generate the magnetic field gradients required to localize the assembly directly onto silicon substrates. The impact of these soft elements onto the overall magnetic properties is evaluated using Co nanorods as hard material and 150 μm–thick Ni blocks. As expected, the presence of Ni softens the overall properties of the hybrid magnet obtained, but PM properties are preserved for reduced Ni volumes. Magnetic induction as high as 19 mT at a distance of 200 μm is generated by the hybrid Ni–Co–Ni structures, allowing for the electromagnetic actuation of a microelectromechanical resonant sensor

Published
2022

13. Optimization of a vibrating MEMS electromagnetic energy harvester using simulations

Author

Ilona Lecerf, Pierre Moritz, José Elías Angulo-Cervera, Fabrice Mathieu, David Bourrier, Liviu Nicu, Thierry Leïchlé, Frederico Orlandini-Keller, Thibaut Devillers, Nora M. Dempsey, Guillaume Viau, Lise-Marie Lacroix, Thomas Blon, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Micro et NanoMagnétisme (NEEL - MNM), Institut Néel (NEEL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Nanomagnétisme (LPCNO), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), ANR-17-EURE-0009,NanoX,Science et Ingénierie à l'Echelle Nano(2017), and ANR-19-CE09-0021,POMADE,Aimants intégrés submillimétriques pour dispositifs portables(2019)

Subjects
General Physics and Astronomy, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Abstract

International audience; Nowadays, wireless sensor networks (WSN) are becoming essential in our daily life. However, a major constraint concerns the energy power supply. Indeed, batteries need to be recharged or replaced often which implies a limited lifetime for WSN nodes. One alternative consists in harvesting mechanical energy from surrounding vibrations of the environment. Using finite element simulations, we report here a complete guideline to optimize a MEMS electromagnetic energy harvester consisting of an in-plane vibrating silicon frame supporting an array of micromagnets that faces a static 2D micro-coil. The dimensioning of the magnet array and the specific design of the coil are addressed, considering patterned 50 µm thick NdFeB films with out of plane magnetization. The optimization of the electromechanical coupling which allows to efficiently convert the energy results from a trade-off between the high magnetic flux gradients produced by the micromagnets and the maximum number of turns of the facing coil.

Published
2022

16. MEMS Biosensors and COVID-19: Missed Opportunity

Author

Thierry Leichle, Thomas Alava, Liviu Nicu, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
2019-20 coronavirus outbreak, Coronavirus disease 2019 (COVID-19), Computer science, Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), Bioengineering, Biosensing Techniques, 02 engineering and technology, Real-Time Polymerase Chain Reaction, Sensitivity and Specificity, 01 natural sciences, Limit of Detection, Humans, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Instrumentation, Fluid Flow and Transfer Processes, SARS-CoV-2, Process Chemistry and Technology, 010401 analytical chemistry, BioMEMS, COVID-19, Micro-Electrical-Mechanical Systems, Prognosis, biosensors, 021001 nanoscience & nanotechnology, Data science, 0104 chemical sciences, MEMS, Perspective, RNA, Viral, 0210 nano-technology, Missed opportunity
Abstract

International audience; The acceleration of climatic, digital, and health challenges is testing scientific communities. Scientists must provide concrete answers in terms of technological solutions to a society which expects immediate returns on the public investment. We are living such a scenario on a global scale with the pandemic crisis of COVID-19 where expectations for virological and serological diagnosis tests have been and are still gigantic. In this Perspective, we focus on a class of biosensors (mechanical biosensors) which are ubiquitous in the literature in the form of high performance, sensitive, selective, low-cost biological analysis systems. The spectacular development announced in their performance in the last 20 years suggested the possibility of finding these mechanical sensors on the front line of COVID-19, but the reality was quite different. We analyze the cause of this rendez-vous manqué, the operational criteria that kept these biosensors away from the field, and we indicate the pitfalls to avoid in the future in the development of all types of biosensors of which the ultimate goal is to be immediately operational for the intended application.

Published
2020

17. Microelectromechanical devices driven by thermosalient effects

Author

Jad Mahmoud Halabi, Isabelle Séguy, Ludovic Salvagnac, Thierry Leïchlé, Daisuke Saya, Fabrice Mathieu, Benjamin Duployer, Durga Prasad Karothu, Liviu Nicu, Panče Naumov, New York University [Abu Dhabi], NYU System (NYU), Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (LAAS-MPN), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Renatech, bourse Horizon GSAS de l'Université de New YorkCore Technology Platform (CTP)

Subjects
General Energy, General Engineering, General Physics and Astronomy, General Materials Science, General Chemistry, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Abstract

International audience; The state-of-the-art microelectromechanical systems (MEMSs) technology faces challenges in meeting the requirements of the next decade regarding improved performance, functionality, and power consumption, which can be addressed by resorting to new actuating materials. Dynamic molecular single crystals have been explored as actuating elements; however, difficulties with control over the geometry and fabrication of these materials has limited their scalability and application. Here, we present dynamic molecular crystals driven by thermosalient phase transitions as alternative materials in MEMSs technology with swift and amplified mechanical response. This work employs a thermally deposited stable polycrystalline thin film of L-pyroglutamic acid to fabricate a prototypical thermosalient organic crystal-MEMS (TS-OC-MEMS). The organic thin film undergoes a reversible and cyclable martensitic phase transition that drives the deformation. The TS-OC-MEMSs provide a reliable and scalable solution to utilize dynamic molecular crystals in robust applications and circumvent the challenges that have long stifled their application as actuating materials.

Published
2022

19. Investigation of the Effect of Spin Crossover on the Static and Dynamic Properties of MEMS Microcantilevers Coated with Nanocomposite Films of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@P(VDF-TrFE)

Author

Lionel Salmon, Fabrice Mathieu, Gábor Molnár, Azzedine Bousseksou, Thierry Leichle, José Elias Angulo-Cervera, Mario Piedrahita-Bello, Liviu Nicu, Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Équipe Mouvement des Systèmes Anthropomorphes (LAAS-GEPETTO), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), CONACyT-Mexico, Occitanie Region/Federal University of Toulouse, ANR-19-CE09-0008,NAGAM,Actionnement nanomoléculaire pour une nouvelle génération de muscles artificiels(2019), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, spin crossover, MEMS, mechanical properties, Composite number, Spin transition, Mechanical properties, 02 engineering and technology, Bending, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Stress (mechanics), Flexural strength, Spin crossover, Materials Chemistry, [CHIM.COOR]Chemical Sciences/Coordination chemistry, Composite material, QD1-999, Nanocomposite, Bilayer, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Chemistry, Chemistry (miscellaneous), 0210 nano-technology
Abstract

We used a spray-coating process to cover silicon microcantilevers with ca. 33 wt% [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@P(VDF70-TrFE30) nanocomposite thin films of 1500 nm thickness. The bilayer cantilevers were then used to investigate the thermomechanical properties of the composites through a combined static and dynamic flexural analysis. The out-of-plane flexural resonance frequencies were used to assess the Young’s modulus of the spray-coated films (3.2 GPa). Then, the quasi-static flexural bending data allowed us to extract the actuation strain (1.3%) and an actuation stress (7.7 MPa) associated with the spin transition in the composite.

Published
2021

20. Magnetophoresis-Assisted Capillary Assembly: A Versatile Approach for Fabricating Tailored 3D Magnetic Supercrystals

Author

Juan-Manuel Asensio-Revert, Pierre Farger, Guillaume Viau, Pierre Moritz, Fabrice Mathieu, Simon Cayez, Daisuke Saya, David Bourrier, Liviu Nicu, Antoine Gonon, Thomas Blon, Lise-Marie Lacroix, Thierry Leichle, Nicolas Ratel-Ramond, Nanomagnétisme (LPCNO), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), ANR-17-EURE-0009,NanoX,Science et Ingénierie à l'Echelle Nano(2017), ANR-19-CE09-0021,POMADE,Aimants intégrés submillimétriques pour dispositifs portables(2019), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centrale Lille Institut (CLIL)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille, Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Microelectromechanical systems, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Fabrication, Capillary action, General Engineering, General Physics and Astronomy, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Magnet, Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, Magnetic nanoparticles, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, Realization (systems), Electronic circuit
Abstract

International audience; The fabrication and integration of sub-millimeter magnetic materials into predefined circuits is of major importance for the realization of portable devices designed for telecommunications, automotive, biomedical, and space applications but remains highly challenging. We report here a versatile approach for the fabrication and direct integration of nanostructured magnetic materials of controlled shaped at specific locations onto silicon substrates. The magnetophoresis-assisted capillary assembly of magnetic nanoparticles, either spherical or anisotropic, leads to the fabrication of high-performance Co-based permanent magnets and Fe-based supercrystals. Integrated sub-millimeter magnets as well as millimeter self-standing magnets exhibiting magnetic properties competing with NdFeB-based composites were obtained through this cost- and time-efficient process. The proof-of-concept of electromagnetic actuation of a micro-electromechanical system cantilever by means of these supercrystals highlights their potentiality as efficient integrated magnetic materials within nomadic devices.

Published
2021

21. Photoactuation of micromechanical devices by photochromic molecules

Author

Barbora Brachňaková, Lucie Routaboul, Alejandro Enríquez-Cabrera, Liviu Nicu, Fabrice Mathieu, Mario Piedrahita-Bello, Lionel Salmon, José Elias Angulo-Cervera, Azzedine Bousseksou, Gábor Molnár, Thierry Leichle, Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Slovak University of Technology in Bratislava, School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology [Atlanta], Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Occitanie Region, Federal University of Toulouse, CONACyT–Mexico, National Scholarship Programme of the Slovak Republic, LAAS-CNRS, ANR-19-CE09-0008,NAGAM,Actionnement nanomoléculaire pour une nouvelle génération de muscles artificiels(2019), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Spiropyran, Nanocomposite, Materials science, Photoisomerization, Silicon, Resonance, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Bending, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Photochromism, chemistry.chemical_compound, chemistry, Flexural strength, Chemistry (miscellaneous), General Materials Science, Composite material, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; Spiropyran doped P(VDF-TrFE) nanocomposite films were spray-coated onto silicon micro-cantilevers. We show that switching the molecules from the closed- to the open-ring form by UV light gives rise to a downward bending of the cantilever as well as to a decrease of its resonance frequency. This photoactuation is reversible by means of heating and simultaneous visible light irradiation. From the flexural bending and resonance data, we extracted the actuation strain (0.13 ± 0.03%), stress (4 ± 1 MPa) and elastic energy density (2.3 ± 1 mJ cm−3) associated with the photoisomerization of spiropyran molecules in the composite films.

Published
2021

22. Resonant MEMS for Gas Detection Based on the Measurements of Physical Properties of Gas Mixtures

Author

Liviu Nicu, Isabelle Dufour, Daniel Alquier, Jean-François Michaud, Maria-Dolores Manrique-Juarez, Thierry Leichle, Luis Iglesias Hernandez, Dominique Certon, Fabrice Mathieu, Laurent Mazenq, Priyadarshini Shanmugam, Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GREMAN (matériaux, microélectronique, acoustique et nanotechnologies) (GREMAN - UMR 7347), Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Georgia Tech Lorraine [Metz], Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Tours (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université de Tours-Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, Hydrogen, resonant frequency, Acoustics, chemistry.chemical_element, quality factor, engineering.material, 01 natural sciences, gas detection, mass density, 010309 optics, Viscosity, Capacitive micromachined ultrasonic transducers, Coating, 0103 physical sciences, Electrical measurements, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010301 acoustics, Microelectromechanical systems, CMUT, resonant MEMS, Time of flight, chemistry, viscosity, engineering, time of flight, microcantilever, sound velocity I
Abstract

International audience; Principles of gas detection using either resonant microcantilevers or CMUTs without sensitive coating are presented. The different principles which have been tested for hydrogen detection are based on the use of electrical measurements to estimate physical gas properties (mass density, viscosity, sound velocity).

Published
2020

23. Piezoelectric nanoelectromechanical systems integrating microcontact printed lead zirconate titanate films

Author

Denis Dezest, Fabrice Mathieu, Olivier Thomas, Susan Trolier-McKinstry, Liviu Nicu, Aaron J. Welsh, Thierry Leichle, Daisuke Saya, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Pennsylvania State University (Penn State), Penn State System, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Physiques et Numériques (LISPEN), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM), Georgia Tech Lorraine [Metz], Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM), Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)

Subjects
Materials science, Piezoelectric coefficient, Cantilever, Microcontact printing, Piezoelectricity, 02 engineering and technology, Lead zirconate titanate, Mécanique: Vibrations [Sciences de l'ingénieur], Resonator, chemistry.chemical_compound, Mécanique: Mécanique des structures [Sciences de l'ingénieur], Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Nanoelectromechanical systems, Electronique [Sciences de l'ingénieur], Micro et nanotechnologies/Microélectronique [Sciences de l'ingénieur], business.industry, Mechanical Engineering, PZT film, 021001 nanoscience & nanotechnology, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, Mechanics of Materials, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Laser Doppler vibrometer
Abstract

International audience; A piezoelectric nanoelectromechanical system (NEMS) with integrated actuation and detection capabilities was fabricated using lead zirconate titanate (PZT) thin films patterned by microcontact printing. PZT-coated cantilever resonators of various dimensions were fabricated to assess the variability in PZT properties as a function of the device dimensions; the microcontact-printed PZT was 281 nm thick. PZT layers of the cantilevers were poled at 107 kV cm−1 and 150 °C to improve their piezoelectric properties. It was demonstrated that PZT piezoelectrics can be utilized for simultaneous actuation and detection of resonance. The PZT cantilevers were analytically modelled to estimate values of their piezoelectric coefficient d31. Mechanical tip displacement detection of the cantilevers by laser vibrometer was also carried out to validate the estimation of d31.

Published
2020

24. Magnetophoresis Assisted Capillary Assembly of Cobalt Nanorods: A New Source of Permanent Magnets for MEMS

Author

Lise-Marie Lacroix, Fabrice Mathieu, Guillaume Viau, Pierre Moritz, Daisuke Saya, David Bourrier, Liviu Nicu, Thierry Leichle, Antoine Gonon, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées

Subjects
Materials science, Fabrication, Silicon, magnetophoresis, Physics::Instrumentation and Detectors, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, cobalt nanoparticle, 01 natural sciences, symbols.namesake, 0103 physical sciences, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010302 applied physics, Microelectromechanical systems, business.industry, Demagnetizing field, 021001 nanoscience & nanotechnology, capillary assembly, Computer Science::Other, Magnetic field, chemistry, Magnet, symbols, permanent magnet, Optoelectronics, Nanorod, Electromagnetic MEMS, 0210 nano-technology, business, Lorentz force
Abstract

This paper presents the fabrication of high-performance micro-magnets for the electromagnetic transduction of MEMS. The fabrication method relies on the use of nickel microstructures electroplated onto silicon substrates to control the capillary assembly of cobalt nanorods via magnetophoresis under an external magnetic field. The resulting sub-millimeter size permanent magnets with thicknesses of up to $150\ \mu \mathrm{m}$ produce a stray field of 30 mT at a distance of $100\ \mu \mathrm{m}$ . We demonstrate that this magnetic induction is sufficient to actuate a silicon microcantilever by means of the Lorentz force and that the MEMS resonance frequency can adequately be measured using integrated piezoresistances. This novel room-temperature synthesis approach is foreseen to facilitate the integration of high-performance magnets into MEMS.

Published
2020

25. A Bistable Microelectromechanical System Actuated by Spin-Crossover Molecules

Author

Azzedine Bousseksou, Gábor Molnár, Jean Cacheux, Sylvain Rat, Lionel Salmon, Fabrice Mathieu, Liviu Nicu, Maria Dolores Manrique-Juarez, Thierry Leichle, Victoria Shalabaeva, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, Cantilever, Bistability, Silicon, Spin transition, chemistry.chemical_element, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Catalysis, Ion, Spin crossover, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Microelectromechanical systems, business.industry, General Chemistry, General Medicine, 021001 nanoscience & nanotechnology, Piezoresistive effect, Computer Science::Other, 0104 chemical sciences, chemistry, Optoelectronics, business, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; We report on a bistable MEMS device actuated by spin-crossover molecules. The device consists of a freestanding silicon microcantilever with an integrated piezoresistive detection system, which was coated with a 140 nm thick film of the [Fe(HB(tz)3)2] (tz=1,2,4-triazol-1-yl) molecular spin-crossover complex. Switching from the low-spin to the high-spin state of the ferrous ions at 338 K led to a reversible upward bending of the cantilever in agreement with the change in the lattice parameters of the complex. The strong mechanical coupling was also evidenced by the decrease of approximately 66 Hz in the resonance frequency in the high-spin state as well as by the drop in the quality factor around the spin transition.

Published
2017

26. Development Of Micro-Magnets For The Electromagnetic Transduction Of MEMS

Author

Daisuke Saya, Pierre Moritz, Lise-Marie Lacroix, Fabrice Mathieu, Guillaume Viau, David Bourrier, Liviu Nicu, Thomas Blon, Thierry Leichle, Klaus Hasselbach, Roman B. G. Kramer, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Magnétisme et Supraconductivité (MagSup ), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Circuits électroniques quantiques Alpes (QuantECA ), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Magnétisme et Supraconductivité (NEEL - MagSup), and Circuits électroniques quantiques Alpes (NEEL - QuantECA)

Subjects
Materials science, Microscope, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, [SPI]Engineering Sciences [physics], Condensed Matter::Materials Science, symbols.namesake, Hall effect, law, 0103 physical sciences, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010302 applied physics, Microelectromechanical systems, business.industry, Coercivity, 021001 nanoscience & nanotechnology, Computer Science::Other, Electromagnetic induction, Remanence, Magnet, symbols, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Lorentz force
Abstract

International audience; This paper presents a new class of high-performance permanent micro-magnets based on the controlled assembly of cobalt nanorods for the electromagnetic transduction of MEMS. Micromagnets are fabricated using a low temperature fabrication process that yields a dense material exhibiting high coercive field and remanence to saturation magnetization ratio. The cartography of the magnetic induction produced by the sub-millimeter size magnets was obtained using a scanning Hall effect micro-probe microscope. Silicon microcantilevers placed in the vicinity of these magnets were successfully actuated using the Lorentz force with low currents. The good signal to noise ratio measured at resonance demonstrates the potentiality of these nanostructured micro-magnets.

Published
2019

27. Multiplexed functionalization of nanoelectromechanical systems with photopatterned molecularly imprinted polymers

Author

Liviu Nicu, B Tse Sum Bui, Fabrice Mathieu, Thierry Leichle, Pattamon Teerapanich, Karsten Haupt, Denis Dezest, Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Sorbonne Université (SU), Université de Technologie de Compiègne (UTC), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Génie Enzymatique et Cellulaire (GEC), and Université de Technologie de Compiègne (UTC)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Microelectromechanical systems, chemistry.chemical_classification, Nanoelectromechanical systems, Materials science, Mechanical Engineering, Molecularly imprinted polymer, Nanotechnology, 02 engineering and technology, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Molecular recognition, chemistry, Mechanics of Materials, Surface modification, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, Biosensor, Microfabrication
Abstract

International audience; Implementing dedicated and reliable biochemical recognition functionalities onto nanoelectromechanical systems (NEMS) is of primary importance for their development as ultra-sensitive and highly-integrated biosensing devices. In this paper, we demonstrate the large-scale and multiplexed integration of molecularly imprinted polymers (MIPs) as highly stable biomimetic receptors onto arrays of nanocantilevers. Integration is carried out by spin-coating and photopatterning the polymer layers before releasing the nanostructures. We demonstrate that these biomimetic layers are robust enough to withstand the wet-etch of the sacrificial layer making this functionalization strategy compatible with further MEMS/NEMS processing. As a proof of concept, we fabricate NEMS resonators coated with a MIP using Boc-L-phenylalanine as the template molecule. We demonstrate the preserved molecular recognition ability of the patterned sensitive layer through the fluorescence detection of dansyl-L-phenylalanine, a fluorescent derivative of the template, and the mechanical integrity of the resonators by means of resonant frequency measurements.

Published
2019

28. Investigation of the Effect of Spin Crossover on the Static and Dynamic Properties of MEMS Microcantilevers Coated with Nanocomposite Films of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@P(VDF-TrFE).

Author

Angulo-Cervera, José Elías, Piedrahita-Bello, Mario, Mathieu, Fabrice, Leichle, Thierry, Liviu Nicu, Salmon, Lionel, Molnár, Gábor, and Bousseksou, Azzedine

Subjects
MICROCANTILEVERS, NANOCOMPOSITE materials, SPIN crossover, RESONANCE, THIN films
Abstract

We used a spray-coating process to cover silicon microcantilevers with ca. 33 wt% [Fe(Htrz)2(trz)](BF4)@P(VDF70-TrFE30) nanocomposite thin films of 1500 nm thickness. The bilayer cantilevers were then used to investigate the thermomechanical properties of the composites through a combined static and dynamic flexural analysis. The out-of-plane flexural resonance frequencies were used to assess the Young's modulus of the spray-coated films (3.2 GPa). Then, the quasi-static flexural bending data allowed us to extract the actuation strain (1.3%) and an actuation stress (7.7 MPa) associated with the spin transition in the composite. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2021
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29. Micromachining-compatible, facile fabrication of polymer nanocomposite spin crossover actuators

Author

Sylvain Rat, Lionel Salmon, Azzedine Bousseksou, Thierry Leichle, Liviu Nicu, Fabrice Mathieu, Gábor Molnár, Philippe Demont, Victoria Shalabaeva, Adrian Laborde, Olivier Thomas, Maria Dolores Manrique-Juarez, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Arts et Métiers ParisTech (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)

Subjects
Materials science, Polymer nanocomposite, Matériaux, Mechanical properties, Nanocomposite materials, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Biomaterials, Micrometre, Micro‐electromechanical systems (MEMS), Nanocomposite Spin, Spin crossover, Electrochemistry, Polymer substrate, Composite material, Mécanique: Mécanique des structures [Sciences de l'ingénieur], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Micromachining-Compatible, chemistry.chemical_classification, Micro et nanotechnologies/Microélectronique [Sciences de l'ingénieur], Soft actuators, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Piezoresistive effect, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Surface micromachining, chemistry, Resist, Spin crossover complexes, Crossover Actuators, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; [FeII(Htrz)2(trz)](BF4) spin crossover particles of 85 nm mean size are dispersed in an SU‐8 polymer matrix and spray‐coated onto silicon microcantilevers. The subsequent photothermal treatment of the polymer resist leads to micrometer thick, smooth, and homogeneous coatings, which exhibit well‐reproducible actuation upon the thermally induced spin transition. The actuation amplitude as a function of temperature is accurately determined by combining integrated piezoresistive detection with external optical interferometry, which allows for the assessment of the associated actuation force (9.4 mN), stress (28 MPa), strain (1.0%), and work density (140 mJ cm−3) through a stratified beam model. The dynamical mechanical characterization of the films evidences an increase of the resonance frequency and a concomitant decrease of the damping in the high‐temperature phase, which arises due to a combined effect of the thickness and mechanical property changes. The spray‐coating approach is also successfully extended to scale up the actuators for the centimeter range on a polymer substrate providing perspectives for biomimetic soft actuators.

Published
2018

30. Complete Set of Elastic Moduli of a Spin-Crossover Solid: Spin-State Dependence and Mechanical Actuation

Author

Azzedine Bousseksou, Ines E. Collings, Mirko Mikolasek, Victoria Shalabaeva, Gábor Molnár, Thierry Leichle, Karl Ridier, Sylvain Rat, Alin-Ciprian Bas, William Nicolazzi, Jean Cacheux, Liviu Nicu, Maria Dolores Manrique-Juarez, Helena J. Shepherd, Lionel Salmon, Fabrice Mathieu, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), School of Physical Sciences, University of Kent, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)

Subjects
Spin states, Physical and chemical processes, Thin films, Young's modulus, 02 engineering and technology, Crystal structure, Inelastic scattering, 010402 general chemistry, Quantum mechanics, 01 natural sciences, Biochemistry, Catalysis, symbols.namesake, Colloid and Surface Chemistry, Spin crossover, [CHIM.COOR]Chemical Sciences/Coordination chemistry, QD, Young’s modulus, Anisotropy, Elastic modulus, QC, Bulk modulus, Condensed matter physics, Chemistry, Lattices, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, symbols, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; Molecular spin crossover complexes are promising candidates for mechanical actuation purposes. The relationships between their crystal structure and mechanical properties remain, however, not well understood. In this study, combining high pressure synchrotron X-ray diffraction, nuclear inelastic scattering, and micromechanical measurements, we assessed the effective macroscopic bulk modulus (B = 11.5 ± 1.5 GPa), Young’s modulus (Y = 10.9 ± 1.0 GPa), and Poisson’s ratio (ν = 0.34 ± 0.04) of the spin crossover complex [FeII(HB(tz)3)2] (tz = 1,2,4-triazol-1-yl). Crystal structure analysis revealed a pronounced anisotropy of the lattice compressibility, which was correlated with the difference in spacing between the molecules as well as by the distribution of the stiffest C–H···N interactions in different crystallographic directions. Switching the molecules from the low spin to the high spin state leads to a remarkable drop of the Young’s modulus to 7.1 ± 0.5 GPa both in bulk and thin film samples. The results highlight the application potential of these films in terms of strain (ε = −0.17 ± 0.05%), recoverable stress (σ = −21 ± 1 MPa), and work density (W/V = 15 ± 6 mJ/cm3).

Published
2018

31. Self-Aligned Functionalization Approach to Order Neuronal Networks at the Single-Cell Level

Author

Marie-Charline Blatché, Hélène Martin, Cécile A. Ferré, Daniel Gonzalez-Dunia, Adrien Casanova, Guilhem Larrieu, Liviu Nicu, Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (LAAS-MPN), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (CPTP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-16-CE16-0013,MitoX,Analyse des mécanismes moléculaires et cellulaires des propriétés neuroprotectrices d'une protéine virale(2016), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)

Subjects
0301 basic medicine, Computer science, Cell Culture Techniques, 02 engineering and technology, [SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology, Cellular level, 03 medical and health sciences, [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Electrochemistry, Biological neural network, Low density, Neurites, Premovement neuronal activity, Animals, General Materials Science, Set (psychology), Spectroscopy, Cells, Cultured, Neurons, [PHYS]Physics [physics], Surfaces and Interfaces, Dendrites, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Rats, 030104 developmental biology, Order (biology), Chemical functionalization, Surface modification, Nerve Net, 0210 nano-technology, Neuroscience
Abstract

International audience; Despite significant progress, our knowledge of the functioning of the central nervous system still remains scarce to date. A better understanding of its behavior, in either normal or diseased conditions, goes through an increased knowledge of basic mechanisms involved in neuronal function, including at the single-cell level. This has motivated significant efforts for the development of miniaturized sensing devices to monitor neuronal activity with high spatial and signal resolution. One of the main challenges remaining to be addressed in this domain is, however, the ability to create in vitro spatially ordered neuronal networks at low density with a precise control of the cell location to ensure proper monitoring of the activity of a defined set of neurons. Here, we present a novel self-aligned chemical functionalization method, based on a repellant surface with patterned attractive areas, which permits the elaboration of low-density neuronal network down to individual cells with a high control of the soma location and axonal growth. This approach is compatible with complementary metal-oxide−semiconductor line technology at a wafer scale and allows performing the cell culture on packaged chip outside microelectronics facilities. Rat cortical neurons were cultured on such patterned surfaces for over one month and displayed a very high degree of organization in large networks. Indeed, more than 90% of the network nodes were settled by a soma and 100% of the connecting lines were occupied by a neurite, with a very good selectivity (low parasitic cell connections). After optimization, networks composed of 75% of unicellular nodes were obtained, together with a control at the micron scale of the location of the somas. Finally, we demonstrated that the dendritic neuronal growth was guided by the surface functionalization, even when micrometer scale topologies were encountered and we succeeded to control the extension growth along one-dimensional-aligned nanostructures with sub-micrometrical scale precision. This novel approach now opens the way for precise monitoring of neuronal network activity at the single-cell level.

Published
2018

32. Integration of FinFETs and 3D nanoprobes devices on a common bio-platform for monitoring electrical activity of single neurons

Author

Hélène Martin, Daniel Gonzalez-Dunia, Guilhem Larrieu, Adrien Casanova, L. Bettamin, Liviu Nicu, Fabrice Mathieu, Marie-Charline Blatché, Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (LAAS-MPN), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (CPTP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
High signal intensity, Computer science, 02 engineering and technology, Cellular level, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Noise (electronics), Electrical stimulations, visual_art, 0103 physical sciences, Electronic component, visual_art.visual_art_medium, Miniaturization, Premovement neuronal activity, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 010306 general physics, 0210 nano-technology, Neuroscience
Abstract

International audience; Our knowledge of the functioning of the central nervous system still remains scarce to date. A better understanding of its behavior, in either normal or diseased conditions, goes through an increased knowledge of basic mechanisms involved in neuronal function, including at the single cell resolution. In that scope, the miniaturization of electronic components and emergence of nano-biotechnology open new perspectives to follow neuronal activities at the single cell level. Here, we propose to co-integrate very high surface-to-volume ratio active (Fin-FETs) and passive devices (vertical nanowire-probes) on the same platform to monitor electrical activity of single mammalian neurons. Very high signal noise ratio has been demonstrated, especially in intracellular configuration (up to 80). The bio-platform was used to examine the effect of bio-chemical and electrical stimulations on neuronal activity.

Published
2017

35. Full system for piezoelectric organic MEMS resonators operating in liquid media

Author

Fabrice Mathieu, Cédric Ayela, Pierre-Henri Ducrot, Liviu Nicu, Isabelle Dufour, Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1

Subjects
Measuring System, Materials science, Enclosure, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 010309 optics, Resonator, Viscosity, 0103 physical sciences, Electronic engineering, Electrical measurements, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Microelectromechanical systems, business.industry, Viscometer, Liquid Media, Organic Piezoelectric MEMS, 021001 nanoscience & nanotechnology, Piezoelectricity, Resonance Frequency, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Layer (electronics)
Abstract

International audience; Here is presented a full compact system enabling the integrated actuation and measurement of the resonance frequency of piezoelectric organic MEMS resonators in liquid media. The resonators contain a piezoelectric layer made of PVDF-TrFE for both the actuation and the readout of the MEMS. They are included into a watertight enclosure associated with a PCB and a dedicated electronic card, allowing electrical measurements in air and liquid media. An application for viscosity measurements of water/glycerol mixtures is presented and shows that results match with measurements made with a viscometer, without any knowledge of the mass density.

Published
2017

36. Spin crossover materials for MEMS actuation: Film integration and characterization

Author

Sylvain Rat, Lionel Salmon, Liviu Nicu, Azzedine Bousseksou, Laurent Mazenq, Isabelle Séguy, Gábor Molnár, Thierry Leichle, Maria Dolores Manrique-Juarez, Fabrice Mathieu, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Nanoelectromechanical systems, Materials science, Silicon, business.industry, Analytical chemistry, Spin transition, chemistry.chemical_element, Young's modulus, 02 engineering and technology, Structural engineering, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, symbols.namesake, chemistry, Spin crossover, Residual stress, symbols, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Thin film, 0210 nano-technology, business, Elastic modulus
Abstract

International audience; This work describes the integration of molecular spin crossover (SCO) compound [Fe(H2B(pz)2)2(phen)] 1 (H2B(pz)2 = dihydrobis(pyrazolyl)borate, phen = 1,10phenantroline) into silicon MEMS with the aim to determine the mechanical properties of the SCO thin film. Analytical methods using the experimental resonance frequency before and after deposition of 1 are used to extract the elastic modulus (E) and residual stress (σ) induced by the film deposition, leading to values of E = 6.9 ± 0.1 GPa and σ = 74.8 MPa respectively. Additional mechanical parameters as a consequence of the expected spin transition were also predicted. These results provide a step towards the integration of SCO materials for future applications as actuators in MEMS/NEMS devices.

Published
2017

37. Fabrication and characterization of mechanical resonators integrating microcontact printed PZT films

Author

Denis Dezest, Olivier Thomas, Fabrice Mathieu, Aaron J. Welsh, Thierry Leichle, Susan Trolier-McKinstry, Daisuke Saya, Liviu Nicu, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), INSM, Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU), Pennsylvania State University (Penn State), Penn State System, Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
microcontact printing, Materials science, Cantilever, Fabrication, PZT, Nanotechnology, 02 engineering and technology, Lead zirconate titanate, 01 natural sciences, NEMS, chemistry.chemical_compound, Etching, 0103 physical sciences, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, cantilever, 010301 acoustics, Lithography, Nanoelectromechanical systems, piezoelectricity, business.industry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Piezoelectricity, chemistry, Microcontact printing, Optoelectronics, resonator, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; We report on the fabrication and characterization of lead zirconate titanate (PZT)-coated cantilever resonators for the realization of piezoelectric nanoelectromechanical systems (NEMS) with integrated actuation and detection capabilities. PZT is deposited by microcontact printing, resulting in a relatively thin PZT film without deterioration of its piezoelectric properties induced by etching damage. The cantilever fabrication process is based on stepper ultraviolet lithography and standard micromaching. Electrical characterization was carried out with a dedicated electrical set-up enabling the devices' resonance frequency to be detected through the piezoelectric response. These characterizations validate the simultaneous actuation and detection capability of the PZT layer. Finally, modeling of the PZT cantilever results in the estimation of the piezoelectric coupling coefficient d*31. We have found excellent large signal d*31 of around 200 pm/V, even for PZT cantilevers with reduced dimensions.

Published
2017

38. Additively patterned ferroelectric thin films with vertical sidewalls

Author

Aaron J. Welsh, Denis Dezest, Liviu Nicu, Susan Trolier-McKinstry, Pennsylvania State University (Penn State), Penn State System, Équipe NanoBioSystèmes (LAAS-NBS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)

Subjects
Permittivity, Materials science, Silicon, business.industry, chemistry.chemical_element, Silicon on insulator, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Lead zirconate titanate, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Micrometre, chemistry.chemical_compound, chemistry, Materials Chemistry, Ceramics and Composites, Optoelectronics, Wafer, Thin film, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, business, Lithography
Abstract

International audience; The functional properties of electroceramic thin films can be degraded by subtractive patterning techniques used for microelectromechanical (MEMS) applications. This work explores an alternative deposition technique, where lead zirconate titanate (PZT) liquid precursors are printed onto substrates in a desired geometry from stamp wells (rather than stamp protrusions). Printing from wells significantly increased sidewall angles (from ~1 to >35 degrees) relative to printing solutions from stamp protrusions. Arrays of PZT features were printed, characterized, and compared to continuous PZT thin films of similar thickness. Three-hundred-nanometer-thick printed PZT features exhibit a permittivity of 730 and a loss tangent of 0.022. The features showed remanent polarizations of 26 μC/cm2, and coercive fields of 95 kV/cm. The piezoelectric response of the features produced an e31,f of −5.2 C/m2. This technique was also used to print directly atop prepatterned substrates. Optimization of printing parameters yielded patterned films with 90° sidewalls. Lateral feature sizes ranged from hundreds of micrometers down to one micrometer. In addition, several device designs were prepatterned onto silicon on insulator (SOI) wafers (Si/SiO2/Si with thicknesses of 0.35/1/500 μm). The top patterned silicon was released from the underlying material, and PZT was directly printed and crystallized on the free-standing structures.

Published
2017

39. Probing electrical activity of single neurons based on 1D nanostructures: from extra to intracellular interfacing

Author

Adrien Casanova, Marie-Charline Blatché, Fabrice Mathieu, Aurélie Lecestre, Cécile Ferré, Daniel Dunia, Liviu Nicu, Guilhem Larrieu, Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (LAAS-MPN), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (CPTP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Casanova, Adrien, Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Neurons, Action potential detection, [PHYS]Physics [physics], [SDV] Life Sciences [q-bio], Nanowires, [SDV]Life Sciences [q-bio], technology, industry, and agriculture, Nano-probes, Intracellular recordings, Transistors, [PHYS] Physics [physics]
Abstract

International audience; The struggle against neurodegenerative diseases is one of the major challenges in the near future and the global understanding of these diseases goes through a better expertise at the single cell level of basic mechanisms involved in neuronal networks. We need to investigate closer to the cellular material and in this way, miniaturization of electronic components and emergence of nano-biotechnology open new perspectives. Indeed, we are now able to fabricate high sensitive nano-devices to follow neuronal activities. Here, we will present two different approaches to interface neurons, a first one based on a nano-FET for extracellular recordings and a second one using vertical nanowire arrays (nano-electrodes) for intracellular measurements.

Published
2016

40. Probing electrical activity of single neurons based on ID nanostructures: From extra to intracellular interfacing

Author

Aurélie Lecestre, Cécile A. Ferré, Liviu Nicu, Marie-Charline Blatché, Adrien Casanova, Fabrice Mathieu, Daniel Gonzalez-Dunia, and Guilhem Larrieu

Subjects
Cellular material, Materials science, Interfacing, Interface (computing), visual_art, Electronic component, technology, industry, and agriculture, visual_art.visual_art_medium, Nanotechnology, Cellular level, High sensitive, Intracellular
Abstract

The struggle against neurodegenerative diseases is one of the major challenges in the near future and the global understanding of these diseases goes through a better expertise at the single cell level of basic mechanisms involved in neuronal networks. We need to investigate closer to the cellular material and in this way, miniaturization of electronic components and emergence of nano-biotechnology open new perspectives. Indeed, we are now able to fabricate high sensitive nano-devices to follow neuronal activities. Here, we will present two different approaches to interface neurons, a first one based on a nano-FET for extracellular recordings and a second one using vertical nanowire arrays (nano-electrodes) for intracellular measurements.

Published
2016

41. Nanowire based bioprobes for electrical monitoring of electrogenic cells

Author

Hélène Martin, Marie-Charline Blatché, Daniel Gonzalez-Dunia, Liviu Nicu, Guilhem Larrieu, L. Bettamin, Adrien Casanova, Fabrice Mathieu, Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (LAAS-MPN), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (CPTP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), ANR-16-CE16-0013,MitoX,Analyse des mécanismes moléculaires et cellulaires des propriétés neuroprotectrices d'une protéine virale(2016), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0301 basic medicine, Fabrication, Materials science, Biocompatibility, Silicon, [SDV]Life Sciences [q-bio], Nanowire, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Signal-To-Noise Ratio, Cellular level, [SPI]Engineering Sciences [physics], 03 medical and health sciences, Miniaturization, Animals, General Materials Science, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Silicon nanowires, Neurons, Nanowires, business.industry, Brain, Equipment Design, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Rats, Electrophysiology, 030104 developmental biology, chemistry, visual_art, Electronic component, visual_art.visual_art_medium, Optoelectronics, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; The continuous miniaturization of electronic components and the emergence of nano-biotechnology has opened new perspectives to monitor electrical activities at the single cell level. Here, we describe the creation of very high surface-to-volume ratio passive devices (vertical nanowire probes) using large-scale fabrication process, allowing to follow the electrical activity of mammalian neurons. Based on conventional silicon processing, the silicon nanowires were silicided in platinum in order to improve their electrochemical performances and to guarantee their biocompatibility. Very high signal to noise ratio was achieved (up to 2000) when measuring spontaneous action potentials. Moreover, this bio-platform was used to record the impact of various bio-chemical and electrical stimulations on neuronal activity. To conclude, this study proposes a thorough comparison of the characteristics and performances of these new nanowire-based nanoprobes with the main alternative systems published up to now.

Published
2018

42. Microelectromechanical systems integrating molecular spin crossover actuators

Author

Sylvain Rat, Liviu Nicu, Azzedine Bousseksou, Daisuke Saya, Fabrice Mathieu, Lionel Salmon, Maria Dolores Manrique-Juarez, Gábor Molnár, Thierry Leichle, Isabelle Séguy, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Microelectromechanical systems, Nanoelectromechanical systems, Cantilever, Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Condensed matter physics, Spin states, business.industry, Spin transition, Resonance, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Piezoresistive effect, 0104 chemical sciences, Spin crossover, Optoelectronics, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; Silicon MEMS cantilevers coated with a 200 nm thin layer of the molecular spin crossover complex [Fe(H2B(pz)2)2(phen)] (H2B(pz)2 = dihydrobis(pyrazolyl)borate and phen = 1,10-phenantroline) were actuated using an external magnetic field and their resonance frequency was tracked by means of integrated piezoresistive detection. The light-induced spin-state switching of the molecules from the ground low spin to the metastable high spin state at 10 K led to a well-reproducible shift of the cantilever's resonance frequency (Δfr = −0.52 Hz). Control experiments at different temperatures using coated as well as uncoated devices along with simple calculations support the assignment of this effect to the spin transition. This latter translates into changes in mechanical behavior of the cantilever due to the strong spin-state/lattice coupling. A guideline for the optimization of device parameters is proposed so as to efficiently harness molecular scale movements for large-scale mechanical work, thus paving the road for nanoelectromechanical systems (NEMS) actuators based on molecular materials.

Published
2016

43. Electronic scheme for full control of organic piezoelectric MEMS resonatorss

Author

Pierre-Henri Ducrot, Fabrice Mathieu, Cédric Ayela, Liviu Nicu, Isabelle Dufour, Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Équipe NanoBioSystèmes (LAAS-NBS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système ( IMS ), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Service Instrumentation Conception Caractérisation ( LAAS-I2C ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), and Équipe Microsystèmes électromécaniques ( LAAS-MEMS )

Subjects
Cantilever, Materials science, business.industry, Acoustics, Capacitive sensing, Electrical engineering, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Noise (electronics), Compensation (engineering), 010309 optics, Resonator, Parasitic capacitance, 0103 physical sciences, Phase noise, [ SPI.NANO ] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, business, Coupling coefficient of resonators, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience; This work deals with an acquiring system dedicated to the measurement of the resonance frequency and the quality factor of organic piezoelectric resonators. These resonators consist of a free-standing cantilever and its non-released counterpart used to compensate electrical signals that are not due to mechanical behavior. The system uses a capacitive half-bridge with two AC voltages in opposite phases, associated with an IQ demodulator. The magnitudes of the two AC voltages can be set independently from one another, which enables a powerful compensation of parasitic capacitance. Thanks to this dedicated system, measurements of the resonance frequency of organic piezoelectric resonators both in air and liquid media have been performed. Several methods to determine accurately the resonance frequency have been tested and compared in terms of measurement noise.

Published
2016

44. Switchable molecule-based materials for micro- and nanoscale actuating applications: Achievements and prospects

Author

Carlos M. Quintero, Azzedine Bousseksou, Sylvain Rat, Gábor Molnár, Maria Dolores Manrique-Juarez, Helena J. Shepherd, Liviu Nicu, Lionel Salmon, Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Bath [Bath], Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Molecular switch, Chemistry, Nanotechnology, 02 engineering and technology, Volume change, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Inorganic Chemistry, Materials Chemistry, Molecule, Physical and Theoretical Chemistry, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, Molecular materials, Actuator, Nanoscopic scale
Abstract

International audience; Molecular switches rely on various physico-chemical phenomena, and in most cases the switching event is accompanied by a significant rearrangement of atomic positions. At the macroscopic level the long range order of switching molecules usually results in a collective, or even cooperative, volume change, which can be readily exploited for actuating purposes. These molecular (or molecule-based) systems can provide multiple advantages for this type of application due, primarily, to their intrinsic chemical and functional versatility and the small size of their functional units. This review provides an overview of advances and presents the prospects for integrating switchable molecular materials as active elements into actuator devices, with particular emphasis on micro- and nanoscale systems.

Published
2016

45. HIGH-K THIN FILMS AS DIELECTRIC TRANSDUCERS FOR FLEXURAL M/NEMS RESONATORS

Author

Olivier Thomas, Bernard Legrand, Adrian Laborde, Cécile Fuinel, Laurent Mazenq, Liviu Nicu, Thierry Leichle, Khadim Daffe, Équipe NanoBioSystèmes (LAAS-NBS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), IEEE, Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)

Subjects
Nanoelectromechanical systems, Materials science, business.industry, Orders of magnitude (temperature), 02 engineering and technology, Dielectric, 021001 nanoscience & nanotechnology, 7. Clean energy, Atomic layer deposition, chemistry.chemical_compound, Flexural strength, Silicon nitride, chemistry, Electronic engineering, Optoelectronics, Thin film, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, 0210 nano-technology, business, High-κ dielectric
Abstract

International audience; We show that a nanometer-thick high-K material can be used as an electromechanical transducer to actuate the flexural mode of micro/nanoresonators. In this study, a 15 nm silicon nitride layer is employed on top of 320 nm thick silicon beams. The devices, smaller by 2 orders of magnitude than in previous studies, are successfully driven into vibration at resonance frequencies greater than 1 MHz, nanometer amplitudes, and quality factors greater than 2,000 in vacuum. We also deduce the transduction efficiency from a thermomechanical displacement noise calibration. This work paves the way for efficient electromechanical transduction scheme at the nanoscale, which would be further strengthened by the use of high-K dielectric materials obtained by atomic layer deposition.

Published
2016

46. Biological functionalization of massively parallel arrays of nanocantilevers using microcontact printing

Author

Christophe Thibault, Thierry Leichle, Christophe Vieu, A. Bouchier, Denis Dezest, S. Salomon, Laurent Mazenq, S. Guillon, Liviu Nicu, Fabrice Mathieu, Florent Seichepine, Équipe Ingénierie pour les sciences du vivant (LAAS-ELIA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Équipe NanoBioSystèmes (LAAS-NBS), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)

Subjects
010302 applied physics, Nanoelectromechanical systems, Nanostructure, Cantilever, Materials science, Nanocantilever, Metals and Alloys, Nanotechnology, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Microcontact printing, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, Surface modification, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Electrical and Electronic Engineering, 0210 nano-technology, Instrumentation, Biosensor, Massively parallel
Abstract

International audience; In this paper, we present a back-end method for biofunctionalizing a large-scale array of nanocantilevers. Our method relies on the use of a modified microcontact printing process where molecules are delivered onto the fragile structures from the grooves of the stamp while its base sits on the chip, thus providing mechanical stability. We have used this method to print antibodies onto fabricated chips containing up to 105 nanostructures/cm2and the presence of antibodies was validated by fluorescent microscopy. Furthermore, measurement of the nanocantilever resonant frequency shifts provoked by a mean added mass of ∼140 fg/cantilever demonstrated that the cantilevers retained their mechanical integrity. Hence, the method presented here aims at providing an answer to the biofunctionalization of freestanding nanostructures for their use as biosensors

Published
2012

47. A 0.3-mW/Ch 1.25 V Piezo-Resistance Digital ROIC for Liquid-Dispensing MEMS

Author

F. Mathieu, R. Dura, Liviu Nicu, Francesc Pérez-Murano, and Francisco Serra-Graells

Subjects
Microelectromechanical systems, Engineering, Positioning system, business.industry, Subthreshold conduction, education, Microfluidics, Electrical engineering, Hardware_PERFORMANCEANDRELIABILITY, CMOS, Hardware_GENERAL, Low-power electronics, Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, Fluidics, Electrical and Electronic Engineering, business, Electronic circuit
Abstract

A low-power multichannel CMOS digital read-out IC (ROIC) for differential piezo-resistive sensing is presented as part of the positioning system of a liquid dispensing MEMS. New very low-voltage and single-battery compatible CMOS circuits are proposed for digital gain tuning, pre-amplification, and integrating A/D conversion. Overall low-power consumption is achieved by operating the key devices in subthreshold in order to prevent from heating the fluidic MEMS. A complete quad-channel ROIC has been integrated in 0.35- ?m CMOS 2-polySi 4-metal technology. The reported experimental results agree with the electrical simulations.

Published
2009

48. A Microcantilever-Based Picoliter Droplet Dispenser With Integrated Force Sensors and Electroassisted Deposition Means

Author

Fabrice Mathieu, Liviu Nicu, Daisuke Saya, Thierry Leichle, Maryna Lishchynska, and Jean-Bernard Pourciel

Subjects
Cantilever, Fabrication, Materials science, Mechanical Engineering, Microfluidics, Electrowetting, Deposition (phase transition), Fluidics, Nanotechnology, Electrical and Electronic Engineering, Chip, Electronic circuit
Abstract

This paper introduces a picoliter droplet dispenser relying on an array of silicon microcantilevers. The microcantilevers bear fluidic channels, and liquid transfer is achieved by a direct contact of the cantilever tip and the surface. A high degree of control over the location and geometry of the fabricated patterns is ensured by incorporating force sensors and electroassisted deposition means, i.e., electrowetting actuation and electrospotting, to the devices. The cantilever array, a PC-controlled stage, and an electronic circuit dedicated to the piezoresistance measurements form a closed-loop system that enables the automatic displacement of the array and the control of the deposition parameters. By using an external loading chip, different liquids are loaded onto the cantilevers, enabling the parallel deposition of several entities in a single spotting run. This paper details the design of the cantilevers assisted by finite-element modeling, the fabrication of the cantilever array, and the closed-loop operation. Moreover, proof-of-concept experiments are presented to demonstrate the versatility of our deposition system in terms of deposited materials and spot sizes. The control of the spotting process, the versatility of the printed materials, and the added electroassisted features prove that this tool has a real potential for research work and industrial applications.

Published
2008

49. Contact force control of piezoresistive cantilevers with in-plane nanotips for femtoliter droplet deposition

Author

Daisuke Saya, Liviu Nicu, Fabrice Mathieu, Jean-Bernard Pourciel, Christian Bergaud, and Thierry Leichle

Subjects
Microelectromechanical systems, Cantilever, Materials science, Silicon, chemistry.chemical_element, Femtoliter, Nanotechnology, Condensed Matter Physics, Piezoresistive effect, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Contact force, chemistry, Miniaturization, Electrical and Electronic Engineering, Biochip
Abstract

For the purpose of biochip miniaturization, we developed a liquid spotter-based on silicon microcantilevers incorporating in-plane nanotips as a MEMS nanopatterning tool. We present new fabricated cantilevers with added piezoresistors for the contact force control during deposition. Matrices of droplets of 1µm in diameter were achieved with a 10µm interspot distance with high uniformity and high reproducibility by the nanotip cantilever with piezoresistive force controller.

Published
2008

50. Semi-empirical model for longitudinal piezoresistive sensitivity of microcantilevers

Author

Thierry Leichle, Maryna Lishchynska, and Liviu Nicu

Subjects
Microelectromechanical systems, Semi empirical model, Cantilever, Materials science, Mechanical engineering, Condensed Matter Physics, Piezoresistive effect, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Deflection (engineering), Microsystem, Electrical and Electronic Engineering, Longitudinal deformation
Abstract

Various microsystems applications incorporate piezoresistive sensing elements employed to translate mechanical stress into electrical readout. The piezoresistive sensitivity of such devices is of fundamental importance as it defines the range of detectable deflection or force change. Availability of closed-form analytical models is the most efficient means for fast and reliable MEMS structural design and optimization. This work presents a closed-form model of piezoresistive sensitivity for micromachined cantilevers working in longitudinal deformation mode.

Published
2008

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